Mitocondriile „aruncă” ADN în creier și ne fură ani buni din viață

Fragmente de ADN eliminate de unitățile de energie ale neuronilor noștri sunt absorbite în genomul nostru nuclear mult mai frecvent decât se credea, ceea ce ar putea pune conduce creierul la riscuri mai mari de a dezvolta afecțiuni grave. Cum ne afectează viața faptul că mitocondriile „aruncă” ADN în creier?

O investigație condusă de o echipă de cercetători de la Universitatea Columbia (SUA) a descoperit că persoanele cu un număr mai mare de inserții mitocondriale nucleare (cunoscute sub numele de NUMT) în celulele lor cerebrale au șanse mai mari de a muri mai devreme decât cei cu mai puține transferuri de ADN.

• Cum și-a salvat Pământul apa de la distrugere totală în urmă cu 4,6 miliarde de ani
• Sonda MAVEN se rotește neputincioasă după ce s-a pierdut contactul

Mitocondriile servesc drept „baterii” ale celulelor, generând energie sub formă de „monedă” chimică, potrivită pentru majoritatea nevoilor metabolice ale corpului nostru. Odată o entitate microbiană de sine stătătoare, aceste mici centrale energetice au fost „cooptate” de strămoșii noștri unicelulari acum miliarde de ani, împreună cu genele lor.

De atunci, genomurile noastre ancestrale și mitocondriale au coexistat într-o relație reciproc benefică, mitocondriile transferând lent fragmente din genomul lor în biblioteca genetică a celulei. Aceasta este o migrație subtilă care continuă și în zilele noastre.

Mitocondriile „aruncă” ADN în creier. Cât de frecvent se întâmplă?

„Este rar, dar un nou NUMT se integrează în genomul uman aproximativ o dată la fiecare 4.000 de nașteri”, spune biologul molecular Kalpita Karan, de la Universitatea Columbia.

„Acesta este unul dintre multele moduri, conservate de la drojdie la oameni, prin care mitocondriile comunică cu genele nucleare”, continuă cercetătoarea.

Pentru genealogii care urmăresc moștenirea mitocondrială sau pentru clinicienii medico-legali care construiesc hărți familiale, o astfel de contaminare încrucișată a materialului genetic poate fi o sursă de confuzie.

Cercetătorii medicali au descoperit o problemă și mai îngrijorătoare: faptul că mitocondriile „aruncă” ADN în creier poate duce la întreruperea unor procese esențiale.

Un „virus de casă”

„ADN-ul mitocondrial se comportă asemănător unui virus, folosindu-se de tăieturile din genom pentru a se insera sau ca genele săritoare cunoscute sub numele de retrotranspozoni care se deplasează în genomul uman”, spune geneticianul Ryan Mills, de la Universitatea din Michigan (SUA), care a condus studiul împreună cu Martin Picard, psihobiolog mitocondrial de la Universitatea Columbia.

Acest comportament asemănător unui „virus de casă” a fost anterior asociat cu un risc crescut de anumite tipuri de cancer în alte sisteme ale corpului, ceea ce, împreună cu dovezile că NUMT accelerează îmbătrânirea celulelor de drojdie, i-a determinat pe cercetători să ia în considerare dacă acumularea pe parcursul vieții de ADN mitocondrial în nucleii celulelor non-reproductive ar putea provoca alte probleme de sănătate.

Folosind un fond de material post-mortem colectat ca parte a unui alt studiu longitudinal asupra problemelor neurologice la persoanele în vârstă, echipa condusă de Picard și Mills a analizat mai multe zone diferite de țesut cerebral și celule imunitare de la aproape 1.200 de indivizi. Nu doar că fragmentele de ADN mitocondrial erau încorporate surprinzător de frecvent în cromozomii celulelor non-reproductive din corp, dar unele țesuturi, în special cele cu viață lungă, găzduiau o întreagă viață de „amintiri mitocondriale”.

Comparativ cu celulele circulante din sânge, celulele cerebrale acumulaseră mult mai multe NUMT, mostrele din cortexul prefrontal dorsolateral conținând de peste cinci ori mai multe inserții mitocondriale decât țesuturile prelevate din cerebel.

Îngrijorător este faptul că indivizii cu un număr mai mare de NUMT în genomul lor neural aveau șanse mai mari să moară mai devreme, cei care au decedat la o vârstă mai mică prezentând două inserții suplimentare pentru fiecare deceniu din viața lor comparativ cu cei care au trăit mai mult, scrie Science Alert.

Faptul că mitocondriile „aruncă” ADN în creier ne influențează durata vieții

„Acest lucru sugerează pentru prima dată că NUMT ar putea avea consecințe funcționale și ar putea influența durata vieții”, spune Picard.

„Acumularea de NUMT poate fi adăugată pe lista mecanismelor de instabilitate genomică care ar putea contribui la îmbătrânire, declin funcțional și longevitate”, continuă el. O măsurare a inserțiilor în culturi de fibroblaste umane a arătat că, în medie, un nou NUMT apărea la fiecare 12,6 zile, o rată care a crescut semnificativ în cazul mitocondriilor care conțineau mutații stresante.

Nu este pentru prima dată când fragmentele eliminate de ADN mitocondrial sunt suspectate de a provoca daune neurologice, dar acum este evident că includerea lor în biblioteca noastră genetică ar putea provoca propriul tip de haos.

Analizarea altor țesuturi pe un eșantion mai larg de populație ar putea dezvălui mai multe informații despre consecințele faptului că mitocondriile „aruncă” ADN în creier.

Chiar și această mică privire în conversația genetică din interiorul celulelor noastre sugerează că trebuie să fim atenți la tensiunea străveche dintre acești doi „colegi de casă” antici.

Această cercetare a fost publicată în PLOS Biology.

Vă recomandăm să citiți și:

Suntem cu un pas mai aproape de implanturile care să trateze epilepsia

Cel mai recent truc promovat în online pentru prevenirea ridurilor: masajul

Când limba poate fi roșie, albă sau albastră – și cât de grav este?

Consumul de canabis, asociat cu apariția cancerului din sfera ORL